1、塔式爐設備介紹塔式爐設備介紹生產準備鍋爐專業生產準備鍋爐專業姚正林姚正林 鍋爐的組成鍋爐的組成(爐內、鍋內爐內、鍋內)鍋爐雖是一個整體，但從功能上可分成鍋爐雖是一個整體，但從功能上可分成“爐側爐側”、“鍋側鍋側”爐爐煤、空氣煤、空氣 煙、煙、飛灰、爐渣飛灰、爐渣制粉系統制粉系統燃燒系統燃燒系統風煙系統風煙系統水、汽水、汽鍋鍋汽水系統汽水系統除渣除灰清灰除渣除灰清灰 系統系統超超臨界機組發展情況超超臨界機組發展情況根據測算，采用常規超臨界參數的機組比亞臨界參數的機組凈熱耗率約可下降1.72.5，而超超臨界機組，根據不同的參數，將比常規超臨界機組再下降0.75.5。從20世紀90年代開始，新材料的

2、成功開發為超超臨界機組的發展提供了條件，上世紀后幾年和本世紀前10年，歐洲（主要是德國、丹麥等）、日本等國家相繼投運了一批1000MW等級的超超臨界機組。國內也通過引進、消化、吸收，生產并投產了一批機組，并有不少數量的機組在建。包括在建和計劃建設的機組，國內目前1000MW的數量已經遠遠超過發達國家，并在主機開發、相應輔機國產化等方面取得了長足進展。提高初始參數 2015年12月30日，由中國華能集團公司牽頭、華能清能院負責研發的我國首個700關鍵部件驗證試驗平臺在華能南京電廠成功投運并成功實現700穩定運行，驗證平臺建設取得圓滿成功，標志著我國新一代先進發電技術700超超臨界燃煤發電技術的研

3、究開發工作取得了重要階段性成果。700超超臨界燃煤發電技術的供電效率將由約44%提高至48至50，煤耗可降低40至50克/kWh，相應減少粉塵、NOx、SO2等污染物以及CO2溫室氣體的排放量約14。采用二次再熱技術 超超臨界機組采用二次再熱機組有很多優點，技術經濟指標也較常規超超臨界機組優，較常規超超臨界一次再熱機組平均效率高約左右，但初投資較高，焊接工藝復雜，難度大。華能安源660MW、萊蕪電廠1000MW超超臨界二次再熱機組分別于2015年6月和12月完成了168試運，二次再熱機組在變負荷下的調節適應性等課題尚待在運行實踐中進一步研究。項目項目哈鍋哈鍋三菱三菱東鍋東鍋日立日立上鍋上鍋-阿

4、爾斯通阿爾斯通巴威巴威-美國美國B&W公司公司合作方式技術轉讓方式東鍋通過其與日立的控股合資公司BHDB獲得技術轉讓技術轉讓方式技術轉讓方式鍋爐布置形式形形形或塔形形或塔形下部水冷壁結構垂直管圈螺旋管圈螺旋管圈螺旋管圈燃燒器布置切圓對沖切圓對沖燃燒器型式直流旋流直流旋流再熱器調溫方式擺動燃燒器+煙氣擋板煙氣擋板擺動燃燒器煙氣擋板性能保證三菱除負責分包部件的產品質量以外，還提供對哈鍋的鍋爐性能保證日立向東鍋提供投標設備的基本設計和技術設計，并對設計的正確性負責；向東鍋提供設計產品的性能保證阿爾斯通向業主提供性能保證，并對其設計工作進行擔保美國B&W公司向業主提供性能保證，并對其設計工作進行擔保質

5、量保證三菱負責主要的性能設計和總體布置，對哈鍋制造的受壓部件三菱提供設計要求、基本及概念設計。哈鍋主要負責受壓部件的施工圖設計。日立對關鍵部件進行監造。東鍋準備超超臨界鍋爐工藝控制和產品最終檢查。阿爾斯通基本上負責所有的性能和基礎設計，包括布置，并對上鍋所進行的詳細設計進行審核，從而保證鍋爐性能。美國B&W公司基本上負責所有的性能和基礎設計，包括布置，并對鍋爐所進行的詳細設計進行審核，從而保證鍋爐性能。目前國內超超臨界鍋爐廠家情況 型爐大型化存在的主要問題 超超臨界鍋爐熱負荷偏差大問題 四角切圓鍋爐殘余旋轉問題 超超臨界鍋爐的氧化皮問題 二、塔式鍋爐汽水系統 再熱冷段再熱冷段再熱器再熱器汽輪機

6、汽輪機直流爐：省煤器直流爐：省煤器水冷壁水冷壁啟動分離器啟動分離器過熱器過熱器汽輪機汽輪機一次系系統統二二次次系系統統煙煙氣氣流流程程一級過熱器（屏管）三級過熱器二級再熱器二級過熱器一級再熱器省煤器一級過熱器（懸吊管）脫銷裝置空預器。其中除了一級過熱器（屏過）和一級再熱器為逆流布置外其它受熱面均為順流布置。 鍋爐本體設計概述鍋爐本體設計概述一、鍋爐本體性能 本鍋爐為ALSTOM公司超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，塔式布置。鍋爐為單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構。鍋爐燃燒系統按中速磨煤機冷一次風正壓直吹式制粉系統設計。24只直流式燃燒器分6層布置于

7、爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。過熱器的汽溫通過煤水比調節和兩級噴水來控制。再熱器的汽溫采用燃燒器擺動調節，低再至高再的連接管道上設置噴水減溫器。 尾部煙道下方設置兩臺三分倉容克式空氣預熱器。 鍋爐設有膨脹中心及零位保證系統，省煤器上部區域爐壁及爐頂采用無冷卻介質的膜式壁結構，爐墻為輕型結構帶金屬外護板，屋頂為輕型金屬屋蓋。鍋爐負荷適應性強，滿足機組RB要求，能承受50%額定負荷突然變化并保持穩定運行，同時機組在100%負荷的突然變化情況下，能保證鍋爐安全。鍋爐能以定滑定方式運行，并能與汽機在運行方式、啟動曲線等方面匹配。鍋爐變壓運行的范圍按30%90%BMCR，定

8、壓運行的范圍按030%BMCR和90%100%BMCR。鍋爐能適應設計煤種和校核煤種。燃用設計煤種，鍋爐負荷在BRL工況時保證熱效率不小于94.45%（低位發熱值），鍋爐出口NOx排放不超過200mg/Nm3（以NO2計，O2=6%）。鍋爐負荷變化率達到下述要求：在50%100%BMCR時，不低于5%BMCR/分鐘在30%50%BMCR時，不低于3%BMCR/分鐘在30%BMCR以下時，不低于2%BMCR/分鐘負荷階躍：大于10%汽機額定功率/分鐘二、鍋爐主要參數名 稱符號單位BMCR工況BRL工況干煙氣熱損失LG%4.19 4.13 氫燃燒生成水熱損失LHm%0.28 0.28 燃料中水分引

9、起的熱損失Lmf%0.10 0.10 空氣中水分熱損失LmA%0.09 0.09 未燃盡碳熱損失LUC%0.350.35 輻射及對流熱損失L%0.18 0.18 未計入熱損失LUA%0.20 0.20 制造廠裕量Lmm% 0.22保證熱效率(按低位發熱量) % 94.45燃料消耗量 kg/h270.4 259.4 爐膛容積熱負荷 kW/m378.15 74.97爐膛斷面熱負荷 MW/m24.25 4.08 鍋爐熱力特性(BMCR、BRL工況)：水冷壁壁面熱負荷 MW/m2177.95 (BMCR)燃燒器區壁面熱負荷 MW/m21.166 1.119 省煤器出口空氣過剩系數 1.151.15爐膛

10、出口過剩空氣系數 1.151.15環境溫度 2020空氣預熱器入口風溫（一次風/二次風） 28.9/2528.9/25空氣預熱器出口風溫（一次風/二次風） 341/353337/349空氣預熱器出口煙溫（修正前） 124.1 122.6 空氣預熱器出口煙溫（修正后） 120.0 118.7 燃煤煤質分析煤灰熔融特征溫度/半球溫度 ST1031.51.151.16煤灰熔融特征溫度/流動溫度 FT1031.51.161.17元素分析收到基碳 Car%55.6053.5356.22收到基氫 Har%3.663.903.24收到基氧 Oar%7.8611.999.94收到基氮 Nar%1.021.15

11、0.72全硫 St,ar%1.150.690.55鍋爐給水質量標準：鍋爐補給水質量標準：二氧化硅g/L除鹽水箱進水電導率(25)除鹽水箱出水電導率s/cmTOC(1)g/L標準值期望值100.150.100.40s/cm200(1)必要時檢測。蒸汽品質要求 序號項 目單 位指 標備 注標準值期望值1鈉g/kg32 2二氧化硅g/kg105 3鐵g/kg53 4銅g/kg21 5電導率(氫離子交換后，25)s/cm0.150.1 2022年3月25日星期五34n圍成爐膛，管內工質水進行蒸發過程圍成爐膛，管內工質水進行蒸發過程n水冷水冷壁材質：壁材質：15CrMoG/ 12Cr1MoVG垂直管圈與

12、螺旋管圈水冷壁垂直管圈與螺旋管圈水冷壁垂直水冷壁垂直水冷壁（內螺紋管）（內螺紋管）螺旋管水冷壁螺旋管水冷壁（光管）（光管）水冷壁下部采用螺旋水冷壁，上部采用垂直水冷壁，螺旋水冷壁與垂直水冷壁之間采用中間聯箱過渡。垂直水冷壁分兩段布置，下部垂直水冷壁兩根管匯合成一根管組成上部水冷壁。水冷壁 水冷壁設計壓力MPa35.73水冷壁循環方式 一次直流水冷壁質量流速(B-MCR/直流負荷起點）kg/s567/170.2水冷壁管管型 光管水冷壁管外徑壁厚mm34.9x6.3/6.642.2x7.3水冷壁管材質 15CrMoG/ 12Cr1MoVG螺旋管圈與水平傾角/圈數（附簡圖）m24.1/1.085螺旋

13、管圈上集箱中心標高m56.7水冷壁受熱面積m29239水冷壁系統的保護 水冷壁流量保護 溫度監測：水冷壁系統溫度測點是鍋 爐在啟停、運行時對管子金屬壁溫進行監 視和保護的重要手段。水冷壁系統溫度的監視是通過設置系統管道上不同位置的熱電偶來實現的，管子金屬壁溫的監視是通過裝設在水冷壁的壁溫 測點來實現的。過熱器過熱器1、過熱器的作用： (1)過熱器將飽和蒸汽加熱到合格溫度去汽輪機高壓缸做功。 (2)出口蒸汽溫度：在額定溫度-5+5。 (3)保證過熱度 汽機的安全過熱器流程示意圖過熱器流程示意圖InjectionSH 1SH 2SH 3Injectionfrom cycloneInjectionI

14、njectionInjectionInjectionRH 1RH 2過熱器系統按蒸汽流向主受熱面分為三級：吊掛管和第一級屏式過熱器、第二級過熱器、第三級過熱器。第一級過熱器和第三級過熱器布置在爐膛出口斷面前，主要吸收爐膛內的輻射熱量。第二級過熱器布置在第一級再熱器和末級再熱器之間，靠對流傳熱吸收熱量。第一級過熱器逆流布置，第二、三級過熱器順流布置。過熱器系統的汽溫調節采用燃料/給水比和兩級噴水減溫，在第一級過熱器和第二級、第二級和第三級過熱器之間設置二級噴水減溫并通過兩級受熱面之間的連接管道的交叉，一級受熱面外側管道的蒸汽進入下一級受熱面的內側管道，來進行補償煙氣導致的熱偏差。過熱器 過熱器設

15、計壓力MPa33.22一級過熱器片數片20一級過熱器管徑mm48.3一級過熱器壁厚mm11一級過熱器材質 12Cr1MoVG/ SA-213 T91一級過熱器受熱面積m21689一級過熱器質量流量kg/ m2s2045二級過熱器片數片80二級過熱器管徑mm44.45二級過熱器壁厚mm7.87二級過熱器材質 SA-213 T91、Super304H二級過熱器受熱面積m210671二級過熱器質量流速kg/ m2s1445末級過熱器片數片20末級過熱器管徑mm44.45末級過熱器壁厚mm8.25末級過熱器材質 SA-213 Super304HSA-213 TP310HCBN末級過熱器受熱面積m258

16、12.0末級過熱器質量流速kg/ m2s3259.5過熱器總受熱面積m215620過熱器使用奧氏體鋼管/馬氏體鋼管重量tSuper304H：504SA-213 TP310HCBN：71T91：589噴水減溫級數級2噴水各級額定噴水量kg/h12250.8過熱器左右側交叉換位次數次2再熱器再熱器再熱器的作用： (1)再熱器將低溫蒸汽加熱到合格溫度去汽輪機中壓缸做功。 (2)出口蒸汽溫度：在額定溫度-5+5。 (3) 保證過熱度 汽機的安全 再熱器流程示意圖再熱器流程示意圖InjectionSH 1SH 2SH 3Injectionfrom cycloneInjectionInjectionInj

17、ectionInjectionRH 1RH 2再熱器 再熱器設計壓力MPa6.89一級再熱器管徑mm44.5一級再熱器壁厚mm4.18一級再熱器材質 12Cr1MoVG/ SA-213 T91/ 一級再熱器受熱面積m232162二級再熱器管徑mm54.00二級再熱器壁厚mm4.29二級再熱器材質 SA-213 TP310HCbN二級再熱器受熱面積m25812.0再熱器總受熱面積m237974再熱器使用奧氏體鋼管/馬氏體鋼管重量t TP310HCBN：189SA213 T91：294 主要調溫方式 燃燒器擺動過剩空氣系數調溫輔助調溫噴水量kg/h8784事故噴水量kg/h34160再熱器左右側交

18、叉換位次數次1再熱器設計壓力MPa6.89一級再熱器管徑mm44.5一級再熱器壁厚mm4.18一級再熱器材質 12Cr1MoVG/ SA-213 T91一、作用一、作用1 1、給水預熱，降低煙氣溫度、給水預熱，降低煙氣溫度( (利用了余熱利用了余熱 提高了提高了熱效率熱效率) )2 2、減少蒸發受熱面：、減少蒸發受熱面：以價格較低的省煤器代替價格較高的水冷壁以價格較低的省煤器代替價格較高的水冷壁 省煤器省煤器 省煤器的作用及結構省煤器的作用及結構省煤器 設計壓力MPa35.52省煤器管徑mm38.1省煤器壁厚mm6.38省煤器材質 SA-210C省煤器總受熱面積m213148省煤器布置方式 順

19、流/順列省煤器有無防磨設施 有啟動系統啟動系統啟動分離器啟動分離器 （start-up flash tank）定義定義：在直流鍋爐啟動系統中，設置在蒸：在直流鍋爐啟動系統中，設置在蒸發受熱面與過熱器之間，用作汽、水分離發受熱面與過熱器之間，用作汽、水分離的筒形壓力容器。的筒形壓力容器。作用作用：在進入直流狀態之前，進行汽水分：在進入直流狀態之前，進行汽水分離離啟動分離器 汽水分離器汽水分離器疏水箱出來的水分為汽水分離器疏水箱出來的水分為2路，一路經過爐水循路，一路經過爐水循環泵輸送到省煤器入口給水管道，另一路通過疏水管道環泵輸送到省煤器入口給水管道，另一路通過疏水管道引入鍋爐疏水擴容器內，經擴

20、容后的水質合格情況下排引入鍋爐疏水擴容器內，經擴容后的水質合格情況下排入凝汽器，水質不合格的情況下，至排水槽。入凝汽器，水質不合格的情況下，至排水槽。汽水分離器 設計壓力MPa33.88最高工作壓力MPa31.58設計溫度492.3最高工作溫度462.3外徑壁厚mmmm610 x80總長度m2.6數量臺4材質 SA-335 P91鋼板許用應力N/mm2128鋼板脆性轉變溫度(FATT)-20水容積m31.65總重量(包括內部裝置）t14.540增加了水冷壁管內水的重量流速，提高了啟動和低負荷時水冷壁蒸發段的運行可靠性。由于水冷壁管的重量流速增加，從而可以選用較細的水冷壁管，降低水冷壁的成本。在

21、啟動過程中回收熱量。在啟動過程中水冷壁的最低流量為35%BMCR，因此鍋爐的燃燒率為加熱35%BMCR的流量到飽和溫度和產生相應負荷下的過熱蒸汽，如采用簡易系統，則再循環流量部分的飽和水要進入除氧器或冷凝器，在負荷率極低時，這部分流量接近35%BMCR流量，除氧器或冷凝器不可能接受如此多的工質及熱量，只有排入大氣擴容器，造成大量的熱量及工質的損失。在啟動過程中回收工質。與簡易啟動系統相比，帶循環泵的啟動系統可以回收工質，采用再循環泵，可以將再循環流量與給水流量泵入省煤器，從而可以節省由于此部分流量進入擴容器后膨脹、蒸發而損失的工質。開啟循環泵進行水沖洗。采用再循環泵系統，可以用較小的沖洗水量與

22、再循環流量之和獲得較高的水速，達到較好的沖洗目的。在鍋爐啟動初期，渡過汽水膨脹期后，鍋爐不排水，節省工質和熱量。汽水分離器采用較小壁厚，熱應力低，可使鍋爐啟動、停爐靈活。本廠設計帶有爐水循環泵的啟動系統，在啟動階段，本廠設計帶有爐水循環泵的啟動系統，在啟動階段，從水冷壁出來的蒸汽從汽水分離器圓筒切向進入從水冷壁出來的蒸汽從汽水分離器圓筒切向進入4個汽水分離器，蒸汽從汽水分離器上部管道進入一個汽水分離器，蒸汽從汽水分離器上部管道進入一級過熱器入口管道，而分離出來的水從汽水分離器級過熱器入口管道，而分離出來的水從汽水分離器的下部進入汽水分離器疏水箱，疏水箱上部有一根的下部進入汽水分離器疏水箱，疏水

23、箱上部有一根管道與汽水分離器出口蒸汽管道相連，該管道可以管道與汽水分離器出口蒸汽管道相連，該管道可以起到平衡汽水分離器疏水箱與汽水分離器壓力，同起到平衡汽水分離器疏水箱與汽水分離器壓力，同時可以將疏水箱內部分蒸汽引入過熱蒸汽系統。時可以將疏水箱內部分蒸汽引入過熱蒸汽系統。系統示意圖種類種類擴容器式擴容器式循環泵式循環泵式熱交換器式熱交換器式優點優點 系統簡單系統簡單 投資少；運行投資少；運行操作方便；操作方便； 容易實現自動容易實現自動控制：控制： 維修工作量少。維修工作量少。 系統簡單；系統簡單； 工質和熱量回收效工質和熱量回收效果好：果好： 對除氧器設計無要對除氧器設計無要求，適合于兩班制

24、求，適合于兩班制和周日停機運行方和周日停機運行方式。式。 系統簡單；系統簡單； 運行操作方便；運行操作方便； 容易實現自動控制；容易實現自動控制； 工質和熱量回收效果工質和熱量回收效果好；好； 維修工作量少。維修工作量少。缺點缺點 運行經濟性差；運行經濟性差； 要求除氧器安全要求除氧器安全閥容量增大；閥容量增大； 不適合于兩班制不適合于兩班制和周日停機運行和周日停機運行方式。方式。 投資大；投資大； 運行操作復雜；運行操作復雜； 轉動部件的運行和轉動部件的運行和維護要求高；維護要求高； 循環泵的控制要求循環泵的控制要求高。高。 投資大；投資大； 金屬耗量大；金屬耗量大； 要求除氧器安全閥容要求

25、除氧器安全閥容 量增大。量增大。爐水循環泵爐水循環泵的結構及作用爐水循環泵的結構及作用 結構布置結構布置循環水泵垂直安裝，懸掛在貯水箱下方，沒有支撐，隨著管道自由膨脹，可有效避免產生附加的張力。電機在殼體的正下方，殼體和電機部分通過泵殼緊固長螺栓連接。泵和電機之間有一個熱屏蔽裝置，將熱的泵部分和冷的電機部分隔開，使二者之間的熱傳導降低到最小程度。為充分保證隔熱效果，熱屏蔽裝置設有低壓冷卻水管路。為消除電機和軸承在操作中產生的熱量，循環泵帶有高壓冷卻器，電機內充注的液體流入高壓冷卻器中進行循環。同時由外部冷卻水（低壓冷卻水）冷卻，使電機的溫度保持在允許的界限內。隨著時間的推移，臟物可能積聚在電機和高壓冷卻器之間的回路上，因此循環泵